Struttura e funzione delle cellule procariotiche
Le cellule procariotiche rientrano in una gamma di dimensioni di circa 1-5µm e quindi possono essere osservate chiaramente dai microscopi. Tuttavia, alcune cellule procariotiche possono essere più grandi di così.
Una cellula procariotica contiene strutture esterne e interne. Capsula, flagelli, filamenti assiali, fimbrie e pili sono presenti all’esterno della parete cellulare, mentre l’interno della cellula batterica contiene il citoplasma.
Flagella – I flagelli sono strutture simili a fruste fatte di proteine e forniscono motilità alla cellula. Le cellule procariotiche possono essere
- Monotrichous – Cellule che hanno un solo flagello.
- Lophotrichus – Cellule che hanno un ciuffo di flagelli noto come ciuffo, ad una estremità della cellula.
- Amphitrichous – Cellule che hanno flagelli a due estremità della cellula.
- Peritrichous – Cellule che hanno flagelli che coprono l’intera cellula sulla superficie.
Fimbrie e pili – Le fimbrie sono strutture proteiche, appiccicose e proiettate usate dalle cellule per attaccarsi l’una all’altra e agli oggetti intorno a loro, mentre i pili sono tubuli che vengono usati per trasferire il DNA da una cellula all’altra.
Capsula A seconda del tipo di batterio, ci può essere uno strato esterno circostante, come una capsula o uno strato di melma, fatto di glicocalice
Parete cellulare – La parete cellulare della cellula procariotica è presente all’esterno della membrana plasmatica. Fornisce rigidità alla forma e alla struttura della cellula e protegge la cellula dal suo ambiente. La parete cellulare batterica è composta principalmente da peptidoglicano e sulla base della composizione della parete cellulare i batteri sono classificati in organismi gram-positivi e gram-negativi.
Membrana citoplasmatica- La membrana citoplasmatica è una membrana che fornisce una barriera selettiva tra l’ambiente e le strutture interne della cellula.
Citoplasma
Il citoplasma è un liquido spesso, acquoso, semitrasparente ed elastico presente all’interno della cellula procariote. È circa l’80% di acqua e contiene principalmente proteine (enzimi), carboidrati, lipidi, ioni inorganici e molti composti a basso peso molecolare. Gli ioni inorganici sono presenti in concentrazioni molto più alte nel citoplasma che nella maggior parte dei media.
Nucleoide/Materiale genetico – Il citoplasma contiene anche una regione chiamata nucleoide, che è dove si trova il DNA della cellula. La cellula procariotica consiste in un cromosoma che non è contenuto in una membrana o involucro nucleare. Il nucleoide o cromosoma batterico comprende un cerchio chiuso di DNA a doppio filamento, molte volte la lunghezza della cellula ed è altamente ripiegato e compattato.
Ribosomi – I ribosomi sono la struttura principale in una cellula procariotica dopo il nucleoide. Sono composti da un complesso di proteine e RNA, e sono il luogo della sintesi proteica nella cellula. I ribosomi procariotici sono 70S, composti da sottounità 50S e 30S (S sta per il coefficiente sydberg che è una funzione della loro dimensione e forma, e determinato dalla loro velocità di sedimentazione in una centrifuga)
Corpi di inclusione – Molte strutture granulari note come corpi di inclusione si trovano nel citoplasma di alcuni batteri. Questi contengono composti organici come amido, glicogeno o lipidi e agiscono come riserve alimentari. Si trovano anche alcuni corpi contenenti zolfo e polifosfato e sono noti come granuli volutini o metacromatici.
Endospora – Un certo numero di batteri gram-positivi può formare una speciale struttura resistente e dormiente chiamata endospora. Le endospore si sviluppano all’interno delle cellule batteriche vegetative e sono straordinariamente resistenti agli stress ambientali come il calore, le radiazioni ultraviolette, i raggi gamma, i disinfettanti chimici e l’essiccazione.
Le cellule procariotiche sono molto più piccole delle cellule eucariotiche. Le principali differenze tra cellule procariotiche ed eucariotiche sono descritte di seguito:
| Caratteristiche | Cellule procariotiche | Cellule eucariotiche |
| Parete cellulare | Composizione complessa a strati, tipicamente contiene peptidoglicano | Composizione semplice, peptidoglicano non trovato |
| Membrana plasmatica | No carboidrati o steroli | Contiene carboidrati e steroli |
| Glicocalice | Presente come capsula o strato di melma | Presente in cellule che mancano di parete cellulare |
| Organelli cellulari | Nessuno. Sono presenti solo alcuni corpi di inclusione | ER, corpo di Golgi, lisosomi, mitocondri, lisosomi |
| Nucleo | Non ben definito, senza membrana nucleare o nucleoli | Nucleo ben definito presente, con membrana nucleare e nucleo |
| Cromosoma | Singolo cromosoma circolare presente come materiale nucleare senza istoni | Cromosomi lineari multipli trovati con istoni |
| Ribosomi | 70S | 80S |
| Divisione cellulare | Fissione binaria fissione | Mitosi |
Punti da ricordare:
- Tutti i batteri sono procarioti e strutturalmente molto più semplici degli eucarioti.
- La maggior parte dei batteri ha una parete cellulare al di fuori della membrana plasmatica per dare loro forma e proteggerli dalla lisi osmotica.
- Le pareti batteriche sono chimicamente complesse e di solito contengono peptidoglicano o mureina. I batteri sono spesso classificati come gram positivi o gram negativi in base alle differenze nella struttura della parete cellulare e la loro risposta alla colorazione di Gram.
- La matrice citoplasmatica contiene corpi di inclusione e ribosomi.
- Il materiale genetico procariotico si trova in una zona chiamata nucleoide e non è racchiuso da una membrana.
- Strutture come capsule, flagelli e pili sessuali si trovano al di fuori della parete cellulare.
- Alcuni batteri sopravvivono a condizioni ambientali avverse formando endospore, strutture dormienti resistenti al calore, all’essiccazione e a molte sostanze chimiche.